《半导体器件》课程复习提纲
2016.11
基础：半导体物理基本概念、物理效应。
重点：PN 结、金半结、双极型晶体管、
JFET、MESFET、MOSFET
。
根据物理效应、重要方程、实验修正，理解半导体器件工作原理和
特性，了解器件的参数特性，进行器件设计、优化、仿真与建模。

第一章：半导体物理基础
主要内容包括半导体材料、半导体能带、本征载流子浓度、非本征
载流子、本征与掺杂半导体、施主与受主、漂移扩散模型、载流子
输运现象、平衡与非平衡载流子。
半导体物理有关的基本概念，质量作用定律，热平衡与非平
衡、漂移、扩散，载流子的注入、产生和复合过程，描述载
流子输运现象的连续性方程和泊松方程。（不作考试要求）
第二章：p－n 结
主要内容包括热平衡下的 p－n 结，空间电荷区、耗尽区（耗尽层）、
内建电场等概念，p－n 结的瞬态特性，结击穿，异质结与高低结。
耗尽近似条件，空间电荷区、耗尽区（耗尽层）、内建电势等
概念，讨论 pn 结主要以突变结（包括单边突变结）和线性缓变
结为例，电荷分布和电场分布，耗尽区宽度，势垒电容和扩散电
容的概念、定义，直流特性：理想二极管 IV 方程的推导
对于考虑产生复合效应、大注入效应、温度效应对直流伏安
特性的简单修正。PN 的瞬态特性，利用电荷控制模型近似计算
瞬变时间。结击穿机制主要包括热电击穿、隧道击穿和雪崩击穿。
要求掌握隧道效应和碰撞电离雪崩倍增的概念，雪崩击穿条件，
雪崩击穿电压、临界击穿电场及穿通电压的概念，异质结的结构
及概念，异质结的输运电流模型。高低结的特性。
第三章：双极型晶体管
主要内容包括基本原理，直流特性，频率响应，开关特性，异质结
晶体管。
晶体管放大原理，端电流的组成，电流增益的概念以及提高电流
增益的原则和方法。理性晶体管的伏安特性，工作状态的判定，
输入输出特性曲线分析，对理想特性的简单修正，缓变基区的少
子分布计算，基区扩展电阻和发射极电流集边效应，基区宽度调
制，基区展宽效应，雪崩倍增效应，基区穿通效应，产生复合电
流和大注入效应，晶体管的物理模型 E－M 模型和电路模型
G－P
模型。跨导和输入电导参数，低频小信号等效电路和高频
等效电路，频率参数，包括共基极截止频率 fα 和共射极截止频率
f
β 的定义，特征频率 fT
的定义，频率功率的限制，其中少子渡越

基区时间，提高频率特性的主要措施。开关特性的参数定义，开
关时间的定义和开关过程的描述，利用电荷控制方程简单计算开
关时间。开关晶体管中最重要的参数是少子寿命。异质结双极型
晶体管的结构及优点。
第四章：单极型器件
主要内容包括金半接触，肖特基势垒二极管，结型场效应晶体管，
肖特基栅场效应晶体管，异质结 MESFET。
金半接触包括肖特基势垒接触和欧姆接触，肖特基势垒高度，
及它与内建电势的关系，可以把它看成单边突变结进行计算，肖
特基效应，肖特基势垒二极管 SBD 的伏安特性。欧姆接触以及
影响接触电阻的因素。结型场效应晶体管（JFET）的工作原理，
伏安特性，使用缓变沟道近似模型等理想条件，伏安特性分为线
性区和饱和区，分别定义了沟道电导（漏电导）和跨导。输出特
性和转移特性曲线，直流参数，包括夹断电压 VP，饱和漏极电
流 IDSS，沟道电阻，漏源击穿电压 BVDS 的定义及计算。简单理
论的修正，利用电荷控制法分析沟道杂质任意分布对器件伏安特
性的影响，高场迁移率对器件伏安特性的影响。交流小信号等效
电路和高频等效电路，频率参数，特征（截止）频率 fT 的定义及
计算，最高振荡频率 fm 的定义。肖特基栅场效应晶体管
（MESFET）的工作原理与 JFET 相同，只不过用肖特基势垒代
替 pn 结，MESFET 的分类，伏安特性，沟道电导（漏电导）和
跨导的概念，夹断电压和阈值电压的概念和计算。交流小信号等
效电路，特征截止频率的定义，提高 MESFET 输出功率的一些
主要措施，MESFET 的建模，包括 I－V、C－V、SPICE 模型。
异质结 MESFET。
第五章：MOS 器件
主要内容包括 MOS 结构，MOS 二极管，MOS 场效应晶体管
MOS
器件与双极晶体管的比较。
MOS
结构基本理论，平带电压 VFB，表面势，费米势的定义，
表面状态出现平带、积累、耗尽反型情况。MOS 器件表面强反
型的判定条件。MOSFET 的基本结构和工作原理，分类。阈值
电压的定义及计算。直流伏安特性方程，弱反型（亚阈值）区的
伏安特性，输出特性和转移特性曲线，直流参数，包括饱和漏源
电流 IDSS，截止漏电流，导通电阻，导电因子。交流小信号等效
电路和高频等效电路，低频小信号参数，包括栅跨导的定义，以
及栅源电压、漏源电压和串联电阻 RS、RD 对跨导的影响，提高
跨导（增大 β 因子）的方法；衬底跨导，非饱和区漏电导，饱和
区漏电导不为零主要由于沟道长度调制效应和漏感应源势垒降低
效应（DIBL 效应）。频率特性主要掌握跨导截止频率 ωgm 和特征
截止频率 fT 的定义，以及提高频率特性的途径。了解
MOSFET

的功率特性（高频功率增益、输出功率和耗散功率）和功率结构，
以及击穿特性的主要击穿机理：漏源击穿（漏衬底雪崩击穿、沟
道雪崩击穿和势垒穿通）和栅绝缘层击穿。
开关特性，主要以倒相器为例，开关时间的定义及简单计算，包
括截止关闭时间和导通开启时间，开关过程的简单描述。温度特
性主要掌握迁移率和阈值电压与温度的关系。
短沟道效应（SCE）和窄沟道效应（NWE）。速度饱和效应对漏
特性及跨导的影响。热载流子效应（HCE），造成器件的长期可
靠性问题。短沟道 MOSFET，MOS 保持长沟道特性的两个判定
标准。具有长沟道特性的最小沟道长度的经验公式。器件小型化
的规则，以及按比例缩小存在一定的限制。
第六章：新型半导体器件简介
主要内容包括现代 MOS 器件，纳米器件，功率器件，微波器件，
光电子器件，量子器件等。（不作考试要求）